Échangeur de chaleur à plaques d'oreiller dans le processus de liqueur noire pendant la production de papier
Alcool noir
La liqueur noire est la liqueur résiduelle du processus de réduction en pâte kraft une fois la réduction en pâte terminée.Il contient la plupart des éléments inorganiques de cuisson d'origine et la substance du bois dégradée et dissoute.Ce dernier comprend l'acide acétique, l'acide formique, les acides sacchariniques, de nombreux autres acides carboxyliques (tous sous forme de sels de sodium), les hémicelluloses dissoutes (en particulier les xylanes), le méthanol et des centaines d'autres composants.C'est un mélange extrêmement complexe.Environ 7 tonnes de liqueur noire à 15 % de solides (environ 10 % de produits chimiques organiques et 5 % de produits chimiques inorganiques avec un solide total sont produits par tonne de pâte. La liqueur noire doit être concentrée à une teneur en solides aussi élevée que possible avant d'être brûlée dans la chaudière de récupération pour maximiser la récupération de chaleur. La viscosité augmente rapidement avec une concentration supérieure à 50 %, les liqueurs noires de résineux étant plus visqueuses que les liqueurs noires de feuillus. La liqueur noire est généralement cuite à une teneur en solides de 65 % à 70 %.
Exigences de processus de base
Utilisation efficace de l'énergie
Séparation efficace de la vapeur d'eau de la liqueur noire
Séparation appropriée du méthanol, du savon de tall oil
Concentration de liqueur noire à 75-85% de solides secs
La technologie
La composition complexe inhérente de la liqueur noire se traduit par plusieurs exigences de conception interdépendantes pour les évaporateurs :
L'installation d'évaporation doit transférer efficacement la chaleur pour l'évaporation de la liqueur noire.
Il doit le faire en évitant la formation de tartre sur les surfaces de transfert de chaleur.
L'usine d'évaporation doit également produire des fractions de condensat suffisamment propres pour satisfaire les besoins de l'usine de pâte et de la zone de recustification, réduisant ainsi considérablement la prise d'eau douce de l'usine.
Les composants volatils et les GNC doivent être retirés et conditionnés pour une élimination sûre par incinération.
ÉQUIPEMENT D'ÉVAPORATEUR
Il existe deux types de base d'équipements d'évaporation en service aujourd'hui pour l'évaporation de la liqueur noire :
Évaporateurs à film montant
Également appelé évaporateur vertical à long tube (LTV), cette conception a dominé l'industrie pendant des décennies et reste courante dans les anciennes usines.
Évaporateurs à film tombant (FF)
Cette conception d'évaporateur repose sur des tubes ou des plaques comme surfaces de transfert de chaleur.La liqueur est traitée à l'intérieur des unités intubulaires, mais à l'extérieur de la surface de transfert de chaleur dans les conceptions de plaques.
Évaporateurs à film tombant se composent d'un puisard à partir duquel un volume défini de liqueur est recirculé en continu vers le haut de l'élément chauffant
Un dispositif de distribution, généralement un plateau ou une buse de pulvérisation dans certains modèles, distribue ensuite le flux de liqueur sur toute la surface chauffante.Les trous dans les unités tubulaires ou les fentes pour les unités de plaques sont positionnés pour permettre à la liqueur de tomber sur la plaque tubulaire ou les plaques. Une distribution uniforme de la liqueur est une considération critique pour ce type de conceptions et le plateau et la plaque tubulaire (ou l'élément de plaque) doivent tous être de niveau.
Après le dispositif de distribution, un mince film de liqueur est établi sur les surfaces chauffantes et s'écoule vers le bas vers le puisard de liqueur tout en étant partiellement évaporé.Les taux de transfert de chaleur sont considérablement meilleurs, en particulier à des concentrations plus élevées, lors de l'utilisation de conceptions à film tombant par rapport à des conceptions à film montant, car la liqueur tombe de manière turbulente sur la surface chauffante.Toute exigence de préchauffage de la liqueur est également réalisée efficacement dans la conception à film tombant.
Concentrateurs à film tombantsont vraiment une adaptation pour le service à haute teneur en solides de la conception de l'évaporateur FF discuté ci-dessus.Par nature, les concentrateurs FF, où l'évaporation a lieu à partir d'un film de liqueur à l'intérieur de l'élément chauffant, entraînent le développement de niveaux de sursaturation élevés dans la liqueur.Cela peut entraîner une formation de tartre incontrôlée en raison d'une nucléation cristalline excessive plutôt que d'une croissance cristalline douce.
Certaines conceptions de concentrateurs FF n'essayent même pas de contrôler la formation de tartre sur les surfaces chauffantes, mais fournissent plutôt un moyen d'éliminer ce tartre plus rapidement qu'il ne se forme et avant qu'il ne puisse avoir un impact négatif sur la capacité ou conduire à un colmatage.Les conceptions à commutation rapide, couramment utilisées avec les unités à plaques et à éléments tubulaires, reposent sur cette stratégie en déplaçant en continu plusieurs corps de concentrateurs (ou chambres dans le même corps) entre la liqueur de produit et les positions de lavage.
Une autre approche de conception consiste à faire fonctionner le concentrateur FF à faible flux de chaleur pour réduire la quantité de sursaturation développée dans la liqueur pendant le transfert de chaleur.Une quantité substantielle de surface de transfert de chaleur doit être fournie dans ce cas, ainsi qu'un taux de recirculation proportionné, pour réduire à la fois la TA de fonctionnement et l'évaporation spécifique par unité de surface de transfert de chaleur.
Recompression mécanique de la vapeur MVR Consommation de l'évaporateur par rapport à l'équipement d'évaporation traditionnel calculée en évaporant 1T d'eau
| Nom | Fumer | Pouvoir électrique | Coût total (RMB) | ||
| Capacité d'évaporation (kg/h) | Consommation (T) | Coût (RMB) | Consommation (kw) | Coût (RMB) | |
| Évaporateur à simple effet | 1.1 | 220 | 3 | 2.1 | 222.1 |
| Évaporateur à double effet | 0,55 | 110 | 3 | 2.1 | 112.1 |
| Évaporateur à trois effets | 0,4 | 88 | 3 | 2.1 | 90,1 |
| Évaporateur MVR | 0,02 | 4.4 | 30 | 21 | 25,4 |
Méthode pour obtenir 80-85% de solides secs ?
Matériau de construction duplex
une teneur élevée en alcalis peut provoquer des fissures par corrosion sous contrainte (SCC)
Temps de rétention de l'alcool
l'évaporateur fait également office de réacteur LHT
En raison de la viscosité élevée
MP-vapeur comme moyen de chauffage
température de la liqueur 175 ℃ dans le concentrateur final
Evaporateur et concentrateur à effets multiples
Les installations d'évaporation ont fait leurs preuves dans des installations du monde entier.
Il existe une variété de configurations et de modèles disponibles - des pré-évaporateurs aux trains d'évaporation à effets multiples - pour répondre aux besoins d'évaporation même les plus difficiles des usines de pâte à papier ou des usines de traitement des effluents.
Le principal avantage des évaporateurs à effets multiples est l'utilisation de surfaces chauffantes à lamelles éprouvées pour une efficacité et une fiabilité élevées.
PP-evaporation-plant-lamelle
Usine d'évaporation lamellaire
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